白藜芦醇对自噬信号通路的调控作用研究进展

刘梦思，刘立亚，孙秀玉，黄秀兰

(中央民族大学中国少数民族传统医学研究院，北京100081)

白藜芦醇对自噬信号通路的调控作用研究进展

刘梦思，刘立亚，孙秀玉，黄秀兰

(中央民族大学中国少数民族传统医学研究院，北京100081)

自噬是真核细胞内降解异常蛋白质以及受损细胞器的一种生理过程，受多条信号通路调控，并参与多种疾病的发生发展。近年研究发现，白藜芦醇的药理作用与调控细胞自噬有关。白藜芦醇通过影响Akt-mTORC1、AMPK-Sirt1、Sirt1/Sirt3-FoxO以及STAT3信号通路发挥对细胞自噬的调控作用，通过调节AMPK-Sirt1-自噬通路发挥防治心血管疾病和神经系统疾病的作用，通过调节Akt-mTORC1-自噬通路以及STAT3-自噬通路发挥抗肿瘤作用，此外，白藜芦醇调控的Sirt1/Sirt3-FoxO-自噬通路能调节细胞能量代谢、缓解氧化应激损伤。

白藜芦醇；自噬；Akt-mTORC1通路；AMPK-Sirt1通路；Sirt1/Sirt3-FoxO通路；STAT3通路

白藜芦醇化学名称为3，4′，5-三羟基-1，2-二苯乙烯，是一种具有顺式和反式两种结构的天然非黄酮类多酚化合物，广泛分布于葡萄、花生、虎杖以及桑葚等药用植物中。研究表明，白藜芦醇具有抗氧化、抗炎、抗衰老和抗肿瘤等多种生物学活性，其发挥药理作用的靶点众多，机制复杂[1]。新近研究发现，白藜芦醇的诸多药理作用均与调控细胞自噬有关。自噬是真核细胞内的双层膜通过包裹异常蛋白质或受损细胞器形成自噬体，再与溶酶体融合形成自噬溶酶体，并降解其所包裹的内容物，以实现细胞物质代谢需要和细胞器更新的生命过程[2]。因此，调控细胞自噬程度将成为控制疾病发展的关键，而细胞自噬水平受多条信号通路调控，包括蛋白激酶B(Akt)-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物(mTORC1)通路、AMPK-Sirt1通路、Sirt1/Sirt3-FoxO通路、STAT3通路，任何一条信号途径的激活或抑制均可导致自噬水平的波动。其中Akt-mTORC1通路被认为是触发自噬的关键通路，而AMPK-Sirt1通路、Sirt1/Sirt3-FoxO通路、STAT3通路在自噬调节中的作用也越来越受到关注。研究发现，白藜芦醇对上述信号通路均有调控作用，现将其研究进展综述如下。

1 白藜芦醇与Akt-mTORC1-自噬信号通路

mTORC1是自噬信号转导通路中的关键蛋白，mTORC1被激活后，通过钝化失调51样激酶1(ULK1)抑制自噬，而mTORC1可被Akt间接活化：Akt通过抑制结节性硬化症复合物2(TSC2)的活性，阻断TSC2对mTORC1上游激活信号分子RAS蛋白脑组织同源类似物(Rheb)的抑制作用。研究发现，白藜芦醇不仅能直接抑制mTOR的活性，启动肿瘤细胞MCF-7自噬[3]，还可通过减少缺氧/复氧H9c2心肌细胞内Akt的表达，进而抑制mTORC1活性，激活细胞自噬[4]。Selvaraj等[5]发现，白藜芦醇能关闭钙池调控的钙离子通道，触发内质网应激，使得Akt-mTORC1-自噬信号通路被抑制，进一步诱发前列腺肿瘤细胞的自噬性死亡，提示白藜芦醇调控的细胞自噬可能与内质网应激有关。另有研究发现，白藜芦醇可调控Akt-mTORC1-自噬通路的另一途径，在血清剥夺的情况下，给予白藜芦醇可抑制Akt对mTORC1成员PRAS40的磷酸化，而PRAS40磷酸化受阻将妨碍PRAS40从mTORC1上解离，进而抑制14-3-3蛋白的活性，使得MCF-7细胞自噬活性降低[6]。此外，白藜芦醇对mTORC1的底物核糖体蛋白S6激酶(p70S6K)也有影响，白藜芦醇可作为p70S6K的直接抑制剂，失活的p70S6K进一步导致人肾胚细胞HEK293自噬减弱[7]，这可能与p70S6K对mTORC1的反向抑制作用以及直接诱发细胞自噬有关[8,9]。由上可知，白藜芦醇可通过影响Akt-mTORC1信号通路调控相关肿瘤细胞自噬。

2 白藜芦醇与AMPK-Sirt1-自噬信号通路

5′单磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)是一种能量感受器，能够调节细胞内重要的物质代谢，帮助细胞度过危险期。沉默信息调节因子(Sir2)基因家族具有烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)依赖性，Sirt1为Sir2家族中的关键成员。研究发现，AMPK通过激活甘油醛3-磷酸脱氢酶(GAPDH)，促使GAPDH转移到核内，与Sirt1直接作用，使Sirt1与其抑制蛋白DBC1分离并活化，继而诱发细胞自噬[10]。在氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)诱导的人脐静脉内皮细胞(HUVECs)氧化应激模型中发现，白藜芦醇通过上调AMPK、Sirt1表达，激活HUVECs自噬，逆转ox-LDL所致的氧化损伤，而Sirt1抑制剂EX527不影响白藜芦醇对AMPK的激活作用，表明AMPK可能是Sirt1的上游信号[11]。Kanamori等[12]采用左冠状动脉结扎建立C57BL6J小鼠心肌梗死模型，发现白藜芦醇可激活AMPK，增加Sirt1的表达，进而上调心肌细胞自噬活性，增强梗死心肌的心脏功能、缓解心室重构现象。进一步研究发现，白藜芦醇能激活AMPK-Sirt1信号通路上游的腺苷-3′,5′-环化一磷酸(cAMP)与蛋白激酶A(PRKA)，并最终形成一条cAMP-PRKA-AMPK-Sirt1信号轴，诱发细胞自噬，继而抵抗肿瘤坏死因子(TNF-α)诱导的HUVECs氧化应激[13]。因此，白藜芦醇通过调控AMPK-Sirt1-自噬通路可能对防治心血管疾病有积极的意义。

除心血管疾病外，白藜芦醇对神经系统疾病也表现出了显著的药理作用。白藜芦醇可调控AMPK-Sirt1-自噬通路，抑制鱼藤酮导致的人神经母细胞瘤株SH-SY5Y细胞凋亡，增加大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤株PC12细胞内α突触核蛋白的降解，发挥对帕金森疾病模型细胞的保护作用[14]。体外研究也提供了相似的证据，白藜芦醇通过激活AMPK-Sirt1-自噬通路，减少基质金属蛋白酶3(MMP-3)的表达，抑制TNF-α引起的人髓核细胞(NP cells)炎症反应的发生，提示白藜芦醇具有潜在的治疗椎间盘变性的作用[15]。采取艾伦法构建SD大鼠脊髓损伤模型发现，腹腔注射白藜芦醇同样能增加AMPK、Sirt1表达和脊髓神经元自噬，降低细胞凋亡[16]。

此外，已有研究将白藜芦醇用于Sirt1的直接激活剂[17]，而Sirt1不仅能去乙酰化自噬相关蛋白Atg5、Atg7和Atg8，参与调节自噬活性[18]，还可激活AMPK的上游蛋白肝激酶B1(LKB1)，增强AMPK活性[19]。由此可见，白藜芦醇可能同时激活AMPK与Sirt1，它们相互影响并促进细胞自噬。

3 白藜芦醇与Sirt1/Sirt3-FoxO-自噬信号通路

Sirt1和Sirt3作为沉默信息调节因子家族的两个重要成员，通过去乙酰化叉头蛋白转录因子(FoxO1)使其转录活性增强，进而参与调节细胞增殖代谢与细胞自噬，缓解线粒体氧化损伤，且白藜芦醇可作为Sirt1、Sirt3的激活剂，参与调节细胞自噬、能量代谢以及缓解氧化应激和保持线粒体稳态，预防多种疾病发生[17,20]。Wang等[21]用凝胶迁移实验分析FoxO1的基因结合率，发现白藜芦醇可促进FoxO1与Rab7启动子区结合，且这种促进作用有赖于白藜芦醇对Sirt1的激活，而Rab7是触发自噬体与溶酶体融合的关键调节因子。在链脲霉素诱导糖尿病肾病大鼠模型实验研究中，给予白藜芦醇后，Sirt1、FoxO3和Bnip3的表达均增加，细胞自噬活性增强[22]。另有研究报道，Sirt3也参与了白藜芦醇对自噬的调节。白藜芦醇可激活Sirt3，诱导HUVECs细胞自噬，并促进FoxO3与MnSOD/SOD2启动子区域结合，增加MnSOD/SOD2的表达与活性，进而缓解ox-LDL诱导的氧化损伤；当Sirt3被敲除后，自噬标志性蛋白微管相关蛋白1轻链3表达降低，细胞凋亡率随之增加[20]。

4 白藜芦醇与STAT3-自噬信号通路

信号转导及转录活化因子3(STAT3)可通过介导炎性介质促进肿瘤的发生。正常细胞内STAT3呈低水平表达，一旦STAT3异常活化，将促进肿瘤细胞增殖与分化；而STAT3可通过抑制细胞自噬，促进肿瘤细胞的增殖与转移。Zhong等[23]发现，白藜芦醇通过下调人卵巢肿瘤细胞(OC)中的STAT3表达，增强自噬水平，导致OC细胞凋亡率升高。进一步研究表明，白藜芦醇对OC细胞中STAT3的负调控与激活肿瘤抑制因子ARH-Ⅰ密切相关，ARH-Ⅰ过表达可阻碍STAT3促肿瘤细胞迁移的作用，解除白细胞介素6(IL-6)对STAT3的激活[24]，白藜芦醇使ARH-Ⅰ在细胞质中蓄积，继而激活OC细胞自噬，缓解IL-6诱导的OC细胞转移和侵袭[25]。此外，白藜芦醇可通过抑制STAT3蛋白表达，增加胶质母细胞瘤细胞的自噬水平[26]。因此，白藜芦醇的抗肿瘤作用可能与抑制STAT3有关。

5 小结与展望

细胞内的自噬信号通路错综复杂，各通路之间相互影响，构成了调节自噬的交互调控网络。白藜芦醇主要通过Akt-mTORC1、AMPK-Sirt1、Sirt1/Sirt3-FoxO和STAT3信号通路调控自噬，而各通路之间还存在交互作用。白藜芦醇可激活AMPK、抑制mTORC1活性，诱导肿瘤细胞A549自噬[27]，而AMPK通过活化TSC2抑制mTORC1活性，形成了AMPK-mTORC1途径，这也是调控细胞自噬的重要通路之一。Sugiyama等[28]发现，白藜芦醇可激活Sirt1，而Sirt1的活化能抑制Akt活性，进而减少mTOR的表达，促进卵母细胞和颗粒细胞自噬。白藜芦醇亦可通过调控Sirt3-AMPK自噬通路，对RAW264.7巨噬细胞具有保护作用，且当自噬被抑制后，Sirt3与AMPK的表达均降低，提示AMPK、Sirt3与自噬可相互调节[29]。目前认为，白藜芦醇是一个有效的自噬调节剂，通过调控自噬相关信号通路对不同细胞发挥诱导自噬或抑制自噬的作用。对自噬信号通路的深入研究，有望为白藜芦醇防治疾病提供理论依据。

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10.3969/j.issn.1002-266X.2017.42.036

R285.5

A

1002-266X(2017)42-0108-03

国家自然科学基金资助项目(81173656，81470182)。

黄秀兰(E-mail: hxlcun@126.com)

2017-06-16)